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Costruzioni esistenti: prescrizioni e criticità nei controlli in opera su barre a.m. ed acciai strutturali secondo le NTC2018

In previsione della prossima revisione delle NTC2018 con la presente nota viene concluso, con la parte relativa ai controlli in opera degli acciai, il processo ideale di analisi critica delle NTC2018 già affrontato per l’attribuzione del valore della resistenza del calcestruzzo in opera nelle costruzioni esistenti.

Il 20 febbraio 2018 sono state pubblicate sulla G.U. n. 42 le Norme Tecniche per le Costruzioni 2018 (D.M. 17.01.2018), nel seguito NTC2018, che, salvo i casi disciplinati dall’art. 2 delle disposizioni transitorie, sono entrate in vigore a far data dal 22 marzo 2018.

Successivamente, in data 11 febbraio 2019, è stata pubblicata, sulla G.U. n° 35, la Circolare C.S.LL.PP. n° 7 del 21 gennaio 2019.

In data 14 giugno 2019 la legge n° 55, pubblicata sulla G.U. n° 140 del 17 giugno 2019, al comma 2, lettera c-bis ha emendato l’art. 59 del D.P.R. n° 380/2001 ed ha introdotto le “Prove e controlli su materiali da costruzione su strutture e costruzioni esistenti” e conseguentemente, per la diagnostica strutturale, l’obbligo della esecuzione e certificazione delle prove in situ, sulle Strutture e Costruzioni esistenti, da parte del nuovo soggetto: il “laboratorio” autorizzato alle PnD in situ.

Queste attività hanno il requisito di “servizio di pubblica utilità".

Nelle costruzioni esistenti la stima delle caratteristiche meccaniche dei materiali strutturali rappresenta il quesito a cui ogni Strutturista deve trovare la risposta, nel caso del valore di resistenza in opera da assumere nelle verifiche ho affrontato quella che ritengo essere una criticità delle NTC18 negli articoli "La resistenza del calcestruzzo in opera e la scelta del corretto valore da assumere nelle verifiche strutturali" e "La resistenza in opera e la scelta del corretto valore da assumere nelle verifiche strutturali". 

In previsione della necessaria, e ci auguriamo ormai prossima, revisione delle NTC2018 mi pare opportuno integrare il lavoro già fatto e proporre nel seguito come argomento di riflessione quello relativo alla caratterizzazione della qualità dell’acciaio nelle strutture esistenti.

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Qualche considerazione sulle costruzioni esistenti in acciaio e in c.a.

Nelle costruzioni esistenti l’approccio alla programmazione delle indagini non è immediatamente standardizzabile ed è riconducibile, sia nella parte della verifica della vulnerabilità sismica che nella parte del progetto degli interventi, di riparazione, adeguamento e miglioramento delle strutture esistenti, ad un rapporto sinergico, che va sotto il nome di diagnostica strutturale, che si deve realizzare fra il Progettista delle indagini ed il laboratorio che esegue le prove per la caratterizzazione dei materiali, per la determinazione delle caratteristiche del degrado, per la stima della consistenza del quadro fessurativo.

Nelle costruzioni in acciaio la determinazione della qualità del materiale strutturale “acciaio” presenta, almeno concettualmente, procedure più semplici rispetto a quelle richieste per le strutture in calcestruzzo armato, semplice e precompresso.

L’acciaio è un materiale “omogeneo”, “isotropo” prodotto con procedimenti industriali continui che consentono di assegnare alle prove una rappresentatività maggiore di quella che si attribuisce ai provini di calcestruzzo.

  

Il prelievo in opera

Le caratteristiche meccaniche dell’acciaio si ottengono, in generale, mediante l’estrazione di saggi dagli elementi strutturali, di dimensioni tali da consentire, successivamente, di ricavare, per l’esecuzione delle prove necessarie, i provini di geometria convenzionale.

Tanto l’estrazione che il successivo ripristino sono attività delicate, ed invasive, e devono essere eseguite dai laboratori autorizzati di cui al DPR n. 380/2001, art. 59, comma 2, lettera c-bis, che garantiscono il ripristino strutturale con procedimento di saldatura (WPQR)e tecnico-saldatore certificato (UNI EN ISO 9606-1; UNI EN ISO 17660-1), la conformità della corretta esecuzione delle saldature e la successiva verifica deve essere certificata, da laboratorio autorizzato DPR 380/2001, comma 2, lettera c-bis, con personale certificato nei metodi VT e MT (UNI EN 9712), almeno al 2° livello.

  

Figura 1 – Ripristino di barre d’armatura
Figura 1 – Ripristino di barre d’armatura
(Crediti: V.D. Venturi)

   

Nelle costruzioni in c.a. valgono stesse considerazioni esposte relativamente al prelievo, e di ripristino della continuità, delle barre a.m. che per la sua caratteristica di disturbo irreversibile, richiede particolare cura.

Per poter garantire il minore disturbo possibile nei confronti dello stato tensionale e la maggiore qualità del ripristino della continuità delle barre anche in questo caso le NTC2018 attribuiscono la responsabilità del prelievo solo a soggetti qualificati, quali sono attualmente laboratori autorizzati di cui al DPR n. 380/2001, art. 59, comma 2, lettera c-bis, che garantiscono il ripristino della continuità della barra per sovrapposizione o, in alternativa, ricorrendo all’uso di speciali manicotti o più spesso si procede a saldare preventivamente una o due barre nel tratto da prelevare ed a prelievo concluso a ripristinare la continuità con una barra dello stesso diametro di quella asportata.

In questo caso il laboratorio esegue:

  • il ripristino strutturale con procedimento di saldatura (WPQR) e tecnico-saldatore certificato (UNI EN ISO 9606-1; UNI EN ISO 17660-1);
  • la successiva verifica della qualità dell’intervento con personale certificato almeno al 2° livello nei metodi VT e MT o LT, (UNI EN 9712).

  

Figura 2a – Attestato qualifica saldatore - Figura 2b – Attestato qualifica procedimento di saldatura
Figura 2a – Attestato qualifica saldatore - Figura 2b – Attestato qualifica procedimento di saldatura

  

I controlli in opera e le PnD

Considerazioni sulla ripetitività e l’omogeneità degli elementi unite alla migliore rappresentatività dei provini, nei confronti delle strutture in acciaio, consentono di integrare con interventi non invasivi il numero minimo di provini proposto, dalla circolare n° 7 del 21 gennaio 2019 nella tabella C8.5.VI (NTC2018 in allegato, tab. C8.5.VI) che limita alla esecuzione della prova a trazione con determinazione della tensione di snervamento, della resistenza a rottura e dell’allungamento i parametri in grado di caratterizzare l’acciaio.

   

Figura 3a-b – Prelievo in opera di un saggio di carpenteria metallica
Figura 3a-b – Prelievo in opera di un saggio di carpenteria metallica
(Crediti: V.D. Venturi)

   

Nell’interpretare i risultati delle prove può essere utile avere come riferimento anche i valori di accettazione previsti nelle norme dell’epoca della costruzione ed è evidente che le attività sperimentali previste nella tabella debbano intendersi come un riferimento di minima in quanto non è possibile prevedere, in una norma, tutti i casi che si possono presentare nella realtà dove ogni indagine risponde a specifiche esigenze e condizioni ed è quindi “unica”.

Per progettare correttamente un’indagine di diagnosi strutturale, indicando il tipo, la quantità e l’ubicazione delle prove è opportuno eseguire preliminarmente:

  • l’analisi storico-critica della documentazione disponibile, il rilievo geometrico con determinazione degli spessori, ed il rilievo materico, dal quale ricavare la presenza di vernice, zincatura,….;
  • la ricognizione sui luoghi e l’esame visivo, con la mappatura della tipologia e della consistenza del degrado implementate sul rilievo;
  • l’esecuzione di un numero limitato di indagini preliminari sugli elementi individuati come rappresentativi a seguito dell’analisi storico-critica e dell’esame visivo per definire il modello preliminare della struttura;
  • l’esecuzione di un'analisi per la verifica preliminare della sicurezza statica e della vulnerabilità sismica, utilizzando i dettagli costruttivi valutati nel corso della campagna di indagini preliminari.

Dall’esito dell’analisi preliminare il Progettista può valutare se deve integrare la campagna di indagini, in funzione dell’impegno statico delle diverse membrature, del loro ruolo riguardo alla sicurezza della struttura e del grado di omogeneità dei risultati delle prove preliminari supportati, eventualmente dai documenti originari.

Le NTC 2018, e la circolare, non prevedono nulla su come integrare le indagini e per questa ragione ci sembra opportuno sottolineare la necessità di richiamare le caratteristiche di alcune delle tecniche più diffuse.

Fra i controlli delle saldature il “visual test” (VT), o Esame visivo, deve interessare il 100% delle saldature, e deve essere integrato dai Controlli non distruttivi (CND) suddivisi in metodi di superficie (ad es. liquidi penetranti (LT) o polveri magnetiche (MT), e metodi volumetrici e cioè i raggi X o γ (RT) o gli ultrasuoni (UT).

Le NTC2018 prevedono che tutti i tecnici che eseguono i controlli non distruttivi (CND) devono essere certificati, almeno al secondo livello (UNI EN ISO 9712).

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